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1、浙江工业职业技术学院毕业设计开题报告题 目： 250g注塑机PLC控制系统设计 分 院： 电气工程分院 专 业： 电气自动化技术 班 级： 09电气自动化技术1 学 号： 姓 名： 指导教师： 填表日期： 2012 年 月 日一、本课题的现实意义：注塑机是进行塑料注塑成型生产的专用设备，它利用塑料可以加热软化及金属的熔融压铸成型原理，简单地说，注塑机就是将塑料加热软化变成流体，然后注射进要成型的模具里，冷却后变成人们所需要的塑料产品的一种机械装置，随着人们对产品的精度要求越来越高，现代注塑机也都采用抗干扰能力强，工作可靠性高，使用维护方便的可编程控制器（PLC）作为注塑机的主要控制元件，以实现
2、其自动和半自动的工作，注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成，注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注塑机分为立式、卧式、全电式。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。 注塑机的特点：1.立式及注塑机的特点 （1）注射装置和锁模装置処于同一垂直中心线上，且模具是沿上下方向开闭。其占地面积只有卧式机的约一半，因此，换算成占地面积生产性约有二倍左右。 （2）容易实现嵌件成型。因为模具表面朝
3、上，嵌件放入定位容易。采用下模板固定、上模板可动的机种，拉带输送装置与机械手相组合的话，可容易地实现全自动嵌件成型。 （3）模具的重量由水平模板支承作上下开闭动作，不会发生类似卧式机的由于模具重力引起的前倒，使得模板无法开闭的现象。有利于持久性保持机械和模具的精度。 （4）通过简单的机械手可取出各个塑件型腔，有利于精密成型。 （5）一般锁模装置周围为开开放式，容易配置各类自动化装置，适应于复杂、精巧产品的自动成型。 （6）拉带输输送装置容易实现串过模具中间安装，便于实现成型自动生产。 （7）容易保证模具内树脂流动性及模具温度分布的一致性。 （8）配备有旋转台面、移动台面及倾斜台面等形式，容易实
4、现嵌件成型、模内组合成型。 （9）小批量试生产时，模具构造简单成本低，且便于卸装。 （10）经受了多次地震的考验，立式机由于重心低，相对卧式机抗震性更好。2.卧式注塑机的特点 （1）即是大型机由于机身低，对于安置的厂房无高度限制。 （2）产品可自动落下的场合，不需使用机械手也可实现自动成型。 （3）由于机身低，供料方便，检修容易。 （4）模具需通过吊车安装。 （5）多台并列排列下，成型品容易由输送带收集包装。3.角式注塑机的特点其注射注射螺杆的轴线与合模机构模板的运动轴线相互垂直排列，其优缺点介于立式与卧式之间。因其注射方向和模具分型面在同一平面上，所以角式注塑机适用于开设侧浇口的非对称几何形
5、状的模具或成型中心不允许留有浇口痕迹的制品。4.多工位注射成型机的特点其注射装置与合模装置有两个或两个以上的工作位置，也可把注射装置与合模装置进行多种排列。目的：毕业设计是为实现高职院校培养高级应用型、技术型人才培养目标和城镇规划专业培养目标所必须的实践性教学环节。通过毕业设计强化学生对基本知识和基本技能的理解和掌握,培养学生收集资料和调查研究的能力,一定的方案比较、论证的能力,一定的理论分析与设计运算能力,进一步提高应用计算机绘图的能力以及编写编制能力。同时通过对注塑机控制系统的设计,培养学生综合运用所学知识编制控制系统的能力,使学生能熟练掌握用PLC控制注塑机工作过程：掌握资料的收集和分析
6、、相关规范的选择和运用；另外对培养学生独立思考问题和解决问题的能力,为今后工作做好技术储备,都具有十分重要意义。二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：1. 发展现状 这几年来，我国塑机行业的技术进步十分显著，尤其是注塑机的技术水平与国外名牌产品的差距大大缩小，在控制水平、产品内部质量和外观造型等方面均取得显著改观。选择国产设备，以较小的投入，同样也能生产出与进口设备质量相当的产品。这些为企业的技术改造创造了条件 目前中国生产注塑机的厂家较多，据不完全统计已超过60家。注塑机的结构形式有立式和卧式两种。按生产出的制品可分为普通型和精密型注塑机。一次注射量45-51000g；锁模力200-3
7、6000kN；加工原料有热固性塑料、热塑性塑料和橡胶三种。热塑性塑料包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚氨酯、聚碳酸酯、有机玻璃、聚砜及(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)等。从加工出的制品来看，有单色、双色的一般和精密塑料制品。上述产品的主要生产厂家都有自己的系列，各有自己的特点。如广东震德塑料机械厂有限公司生产的捷霸CJ系列注塑机每一种规格均有数控和电脑控制两种形式。又如浙江省宁波海天机械有限公司生产的HTF80X-HFT3600X型系列注塑机，可用于生产各种高精密的热性塑料制品，机器采用线型移动传感器控制注射、合模、顶出，采用多重CPU电控系统、大幅面彩色LED显示、全电脑自动控
8、制。普通卧式注塑机仍是注塑机发展的主导方向，其基本结构几乎没有大的变化，除了继续提高其控制及自动化水平、降低能耗外，生产厂家根据市场的变化正在向组合系列化方向发展，如同一型号的注塑机配置大、中、小三种注射装置，组合成标准型和组合型，增加了灵活性，扩大了使用范围，提高了经济效益。与此同时，世界上工业发达国家的注塑机生产厂家都在不断提高普通注塑机的功能、质量、辅助设备的配套能力，以及自动化水平。同时大力开发、发展大型注塑机、专用注塑机、反应注塑机和精密注塑机，以满足生产塑料合金、磁性塑料、带嵌件的塑料制品的需求。注塑机是目前中国塑料机械中发展速度最快、水平与工业发达国家差距较小的塑机品种之一。但主
9、要指普通型注塑机，在特大型、各种特殊、专用、精密注塑机的多数品种方面，有的产品尚属空白，这是与工业发达国家的主要差距。2. 注塑机的发展方向（1） 采用数控和数显装置。借助电子技术的快速发展，利用微处理器控制技术，对注塑数据的输入、循环程序的编程可以在控制面板显示器上直接输入，同时对设备锁模、注射等的位置、动态过程、输出的不同压力、速度进行监控、反馈，形成闭环控制。（2） 节能方面采用节能的泵源回路（功率匹配泵源回路、负载敏感回路等），采用高效节能的控制元件（插装阀、叠加阀、比例阀、伺服阀、数字阀等），采用变频调速装置对液压马达进行调速。（3） 低噪声，无污染（全电动注塑机）。（4） 实现自动
10、化、无人化、低成本化。为实现注塑自动化，除了采用机械手、输送带等，出现了自动换模系统，它对注塑机的要求： 高性能的个人计算机（PC）系统。具有模具注塑程序记忆系统。稳定的机械结构 简洁及明朗的机体。 足够的换模空间。（5）除了普通的注塑机外，另外注塑机正在朝着两极方向发展： 朝着高压、巨型注塑机方向发展。注射量达170KG，锁模力可达万吨以上。 朝着超小精密型注塑机方向发展。注射量达0.01G，锁模力为5T。精密注塑机精度可以达到：质量偏差为0.002G，零件厚度偏差为0.001mm，注射时间偏差为0.01s，加料时间偏差为0.1s，计量位置偏差为0.015mm，开模位置精度偏差为0.005m
11、m三、本课题研究内容注塑机根据注射成型工艺要求是一个机电一体化很强的机种，主要由注射部件、合模部件、机身、液压系统、加热系统、控制系统、加料装置等组成。为合理利用能量，250g注塑机采用双泵供油方式。系统工作时，各种执行装置的协同运动较多，工作压力的要求较多，压力的变化较大，分别通过电磁溢流阀，溢流阀和单项顺序阀的联合作用，实现系统中不同位置、不同运动状态的不同压力控制。注塑机工作流程:闭模注射座前进注射保压冷却启模制品顶出。（1）熟悉250g注塑机液压传动和电气控制系统（2）完成250g注塑机PLC控制系统的设计。四、本课题研究方案通过对250g注塑机电气控制系统的分析，该控制系统可分为三大
12、部分：1）全自动操作部分；2）半自动操作部分；3）手动操作部分；1. 根据设计要求，使用液压动力来实现各部件的动作，其动作顺序通过PLC来控制2. 通过分析液压油路图的动作原理及各个油路间的动作顺序，确定设备的输入设备和输出设备的数量3. 根据输入和输出设备的数量确定所需的PLC的I/O口的数量4. 根据I/O口所需的数量对PLC进行选型：根据I/O口的分配，初步选定PLC型号为S7-200 CPU为2265. 温度加热的控制机制选型及设计：初步选定为PID温度控制（SCR 可控硅整流器）6. 在进行输入输出设备与PLC的接线图的设计及绘制时要求加入三色灯的报警电路以及控制面板指示灯的显示部分
13、7. 梯形图的设计要求加入各种报警动作机制的控制五、研究目标、主要特色及工作进度：1. 研究目标： （1）熟悉250g注塑机液压传动和电气控制系统 （2）完成250g注塑机PLC控制系统的设计 绘制250g注塑机液压传动系统 完成输入输出设备与PLC的接线图的设计 完成250g注塑机控制梯形图的编写2. 主要特色：传统的注塑机电气控制系统虽然有较好的性能，能达到所需的控制要求，但使用了大量的机械触头使设备连线复杂。由于器件的老化、脱焊、触头的抖动及触头在开闭时受到电弧的损害，大大降低了系统的可靠性。而采用PLC控制的注塑机控制系统，大量的开关动作由无触点的电子储存器来完成，大部分继电器和繁杂的
14、连线被软件程序所取代，具有很多优点。3.工作进度序号各阶段工作内容起讫日期备 注12010年12月27日2011年1月15日1、确定毕业设计课题。2、打印毕业设计任务书并上交22011年2月21日2月26日毕业实习32011年2月27日3月6日1、查阅资料2、并制定毕业设计方案42011年3月7日3月12日1、完成外文资料翻译2、上交毕业设计开题报告52011年3月13日4月8日完成部分毕业设计任务（程序、计算等实践部分）62011年4月9日5月6日毕业设计检查：给予老师检查进程，并及时更正错误72011年5月7日5月14日完善毕业设计论文六、参考文献：1 廖常初.PLC编程及应用.第3版M.北京：机械工业出版社，2008.2 胡学林.可编程控制器应用技术M.北京：高等教育出版社，2001.3 王希才.传感器技术与应用M.北京：北京航空航天大学出版社，2005.4 何存兴 张铁华.液压传动与气压传动(第二版)M.武汉:华中科技大学出版社 20005 冯少如.塑料成型机械M.陕西:西北工业大学出版,1992